De klankkleur van een geluid wordt bepaald door de golfvorm. Een harmonische trilling of golf, met een sinusoïdaal verloop, heeft een milde klankkleur, als dat van een fluitje. Een golf met een scherper profiel levert ook een scherpere klank.
Voorbeelden: Hier ziet men het trillingspatroon van een fluit (links) en een trompet (rechts), als zij dezelfde toonhoogte spelen.
Volgens het beginsel van Fourier kan elke periodieke golf beschouwd worden als de som van een aantal harmonische golven: een grondtoon met frequentie f, en boventonen met frequenties 2f, 3f, 4f, enzovoort. Vanuit dit perspectief wordt klankkleur bepaald door de verhoudingen waarin de verschillende boventonen gecombineerd worden met de grondtoon. Zo produceert een trompet vooral veel sterke boventonen, terwijl het geluid van een fluit voornamelijk uit een grondtoon en de eerste en tweede boventoon bestaat.
